混合动力诞生在100多年前那个机械和电气百花齐放的年代，然而处于内外交困的混动，当时的结局让人惋惜。
1839年世界上第一台纯电动车出现，受制于电池技术，纯电续航里程短，一直没大规范推广。德国工程师奥托(NicolausOtto)在1876年发明了内燃机，让发电机组小型化成为可能。1901年，23岁的德国人费迪南德·波尔舍(保时捷创始人)将汽油发电机组搭载在纯电动车上，解决了电动汽车里程短的问题，于是世界上第一台混合动力汽车出现了。这套混动基本结构与日产的e-POWER一样，叫串联式混合动力，又叫增程式混合动力。
串联式混合动力是纯电机驱动，具有响应快、加速平顺等优点，利益于此，一开始，这套混动颇有卖头，因为纯电动车里程短得离谱，而燃油车需要手动换档，要知道当时手动换档器是没有同步器(带同步器的手动变速器是1928年开始装车)，换档时需要两脚离合器，这只有专业人士才能操作。
但后来，随着变速器的改进以及用户对车辆性能的提高，混合的弱点暴露出来，成本高、最高车速低、耐久性等方面都不及传统燃油车，连燃油经济性都远远落后。混动进入了冬眠期，少有人问津，一直到1960s现代电子电气技术陆续涌现才开始为混动赋能。
混动关键技术能量制动回收在1967年由美国汽车Amitron公司开发，并于1982年进化为电力辅助驱动和能量制动回收，有了这技术的加持，现代混动的样车出现了。这里不得不提到维克多·沃克——混合动力汽车之父，他在1960~1970s做了许多混动研究，并制造了第一辆现代混动的样车，这是一辆安装了16kW电机的别克Skylark。
尽管由电机-发电机-电池组成的混动系统能改善整车燃油经济性约10~20%，但依然不够，于是工程师将阿特金森发动机搭载在混动车辆上，这能让混动如虎添翼。
传统燃油车搭载的发动机就是大家熟知的四个冲程发动机，包含了进气、压缩、做功和排气。
其运行时表现出的热力学循环是奥托循环，这是以内燃机发明者奥托命名。
1-->2是进气行程，进气门打开，排气门关闭，活塞下行，气缸体积变大，气体压力比大气压略小；
2-->3是压缩行程，进气门和排气门都关闭，活塞上行消耗机械能，气缸体积减小，压力增大；
3-->4燃烧过程中气缸内压力和温度急剧提升；然后推动活塞向下做功，即4-->5做功行程；
5-->6排气门打开，释放剩余压力并排出废气，接着活塞上行，完成2-->1排气行程。
其中，5-->6是靠剩余压力进行排气，尽管这时候气缸压力已经不高，但是如果利用起来做功，热效率也能有所提升。于是，在奥托发明内燃机后仅仅过了六年便迎来挑战者，在1882年，英国工程师詹姆斯阿特金森(JamesAtkinson)为了改善效率，发明了阿特金森循环内燃机。
上图是阿特金森循环和奥托循环对比示意图，奥托循环是1-->2-->3-->4-->1围成的浅黄面积，面积大小即单循环做功大小，而阿特金森循环是1-->2-->3-->4A-->1围成的浅黄和橘色之和，其中，1和4和4A围成的橘色面积就是从废热中榨取出来功的大小(堪比当时的资本家)。需要注意到，压缩是从1-->2，而做功膨胀是3-->4A，意味着，整套机构的膨胀比必须比压缩比更长，为实现这一目标，聪明的阿特金森巧妙地设计了三套机构。
其中CycleEngine比较紧凑，可以应用到车辆上。从止图动画可以看出，其曲柄连杆机构是多连杆机构，比起奥托循环，这套机构更加复杂，在那个没有CAE/CAD等软件加持的“冷兵器(铅笔+尺子)”时代，能设计和调试出这套多连杆，想想当时的人是多牛逼。从动图来看，有没有觉得很熟悉，没错！又是日产…日产可变压缩比发动机也是多连杆机构，和这套机构十分类似，日产也是花费了20年才研发量产出来，目前全球也仅此一家完成，日产的可变压缩比发动机(VariableCompressionratioTurbo)也能通过阿特金森循环提高热效率。
据悉，当时这套阿特金森CycleEngine的热效率比奥托循环高出20%~30%，由英国某家内燃机公司量产并持续销售近10年。
由于阿特金森发动机存在两大难题：紧凑性不如奥托循环发动机，升功率较低。在那个年代，并没有太多人愿意为了热效率而牺牲内燃机的动力性能，只能说生不逢时。
1957年，美国工程师米勒(RalphMiller)在船动力和发电厂上再次引入了“阿特金森”循环并克服了紧凑性问题，他只通过配气机构便实现了膨胀比大于压缩比的目标。怎么实现的？他设计出一个超高压缩比的发动机，这样子，膨胀比也同步提升，然后调整配气机构将进气迟后角增大，从而让进入气缸的一部分混合气又排回进气歧管，这防止因过大压缩比而产生爆燃爆震。
这种循环被命名为米勒循环，其热效率改善没有阿特金森循环那么多，但是解决了阿特金森发动机紧凑性差的缺点，因而存在较高的商业化价值。
由于混合动力有电机辅助，升功率低并不会成为致命问题，而节油却能让混合动力如虎添翼——这就是现代混动系统普遍采用阿特金森(米勒)发动机的原因。
至1980s末，混动所需的技术已经配齐，具备与传统燃油车竞争的条件。尽管技术内因解决了，但是外因却一直笼罩着混合动力，那外因就是廉价的汽油。
假设汽油价格一直保持在低位且没有政府等力量的干涉，那么混合动力的问世将会推迟小几十年。这个逻辑同样存在当前的能源领域，现代技术已经可以实现“种植”清洁能源(风光水电)，但是大多数国家还在“采集”化石能源，原因是化石能源便宜。
上天给了混合动力机会，1990s初海湾战争引发油价飞涨，每桶价格从17美元涨到36美元。各国汽车厂商开始注重汽车燃油经济性，尤其是日本厂商，资源匮乏的日本承受不了高油价，混合动力自然成为开发预算中最青睐的对象，1997年丰田普锐斯问世具有划时代意义，从此进入了混合动力发展的黄金时代(今生)。
自从1997年丰田普锐斯问世以来，混动已经成为日本主流的动力总成之一，不管全球电动车如何风靡，日本市场依然只有混合动力，2021年强混+弱混高达40%，巨大的混动市场孕育出各式各样的混动技术，其中比较出名的是丰田、本田、日产三种结构。
补充上图各种混动的定义，如下表，一般而言具备了能量回收和电力辅助加速能力的车型就可以称为混动，只达到这一门槛的叫弱混。弱混不能实现纯电驾驶，而强混能实现纯电驾驶模式，强混能带来节油效果30~40%，而弱混的节油效果一般只有强混的一半都不到。插电式混动则能通过外接电源并实现规定的纯电驾驶公里数，国内要求是在NEDC工况下50km(后修正为WLTP下43km)。
起初，丰田在1975年东京车展上展出一台混合动力车型，车型原型是豪华车Century，这台混合动力的结构与国内在售的日产轩逸e-POWER一样是串联式混合动力(增程式)，不同的是Century搭载了燃气轮机发电组，为电机供电。
事实上，当时为了应对石油危机，丰田以燃气轮机为基础的混合动力系统的研究早在1968年就开始。燃气轮机的最大优势是可支持多种燃料，汽油、柴油、煤油、花生油、威士忌甚至香水，几乎任何可燃性液体或者混和液体都适用，这优势对于能源匮乏的日本不言而喻。其劣势是工况变化范围窄，不能对应汽车复杂的行驶工况，但对于增程式混合动力而言，由于燃气轮机只承担发电的任务，劣势并不明显，只可惜当时的电机和电池发展十分不充分，开发一度中断。
但是，对外石油依赖度高总是困扰着日本。应对资源和环境问题，什么车才是最合适的？21世纪的车应该是怎么样的？这些问题在日本政府和汽车厂商的激烈讨论中逐渐变得清晰：21世纪的汽车交通的能源结构，将由二次能源和一次能源组成：
二次能源由清洁能源或者化石能源转化而成，以电或者氢作为能源载体在汽车上使用。
一次能源石油依然是主力之一，至少在21世纪上半世纪依然扮演着重要的角色，因此提升燃油效率是重中之重。节油50%以上的目标成为行业共识，为达到这一目标，混合动力将是必须的。
这是日本给出的答案。
作为日本最大的汽车厂商——丰田——沿着这答案进行技术规划，丰田认为二次能源领域中，氢比电更加适合作为能量的载体，因此大力发展燃料电池汽车，也是丰田在纯电动汽车发展迟缓的原因。丰田描绘的氢能源社会极具吸引力，以至于2018年我国总理在访问日本时参观丰田汽车后，大力鼓励国内企业发展燃料电池车。与此同时，丰田放弃了之前所研究的燃气轮机增程式混合动力。
1995年东京汽车展上，一辆名为普锐斯的概念车吸引人们的眼光，当时并不采用“混合动力”这一名字而叫“丰田能量管理系统”TOYOTAEMS(EnergyManagementSystem)，丰田介绍，这是增加了电机辅助的全新动力总成，其实就是基于机械CVT的单电机辅助驱动方案，属于弱混。
到了1997年，丰田再次发布混合动力系统THS(ToyotaHybridSystem),与之前发布的EMS完全不一样。
THS就是现在所用的动力分流式混合动力结构，从上帝视角看，丰田采用动力分流式结构是意料之中。为什么这么说？汽车厂商不会从零开始研发混动系统，而是基于储备好的技术。混动系统本质上还是一台自动变速器，早期最普遍的自动变速器是液力机械变速器，主要部件之一是行星齿轮系。丰田旗下的爱信精机是液力机械变速器的佼佼者，基于行星齿轮系开发混合动力便是水到渠成的事情。反而采用机械CVT+单电机方案有点诡异，因为这种弱混方案无法实现节油50%以上的目标。当时普锐斯的燃油消耗率为28km/升，约合3.6L/100km。
动力分流式混合动力核心部品是行星齿轮系。行星齿轮系可实现三个输入或输出。如果将三个输入或输出分别连接发动机Engine、发电机Generator和驱动电机Motor，便形成丰田混合动力结构。通过控制发动机、发电机、驱动电机的转速和扭矩，便能满足各种场景下的车辆对驱动力的需求。这种方案的优点是结构简单紧凑，节油效率高，车辆加减速平顺。缺点是，高速下油耗依然不理想，控制策略复杂。
即便看到丰田巨大的成功，欧美厂商也作壁上观，原因是顶层认识不一样，对于“21世纪的车应该是怎么样的？”欧美厂商给出的答案是：21世纪汽车交通的能源结构，最终将由二次能源构成，也就是电动汽车或者燃料电池车。一次能源(石油)终将被淘汰，即便是电气赋能的混合动力依然还是烧油，利益点何在？1990年代，世界各国都在寻找汽油替代燃料，这才是主流风向。
混合动力技术在日本受到充分肯定。随后，本田、日产都跟进混合动力技术。由于“上车”后的丰田立刻关上了“车门”(申请专利)，这成为所有混动后来者的难点，或许归因于此，本田混动发展相对曲折。本田1999年在Insight上推出首款混动IntegratedMotorAssist(IMA，集成电机辅助)，它是典型的单电机并联式P2结构，保留有传统的变速器，安装在内燃机和变速器之间的电动机将作为起动电动机、发动机平衡器和辅助牵引电动机，并不能实现纯电行驶模式，只能认为是弱混，节油效率十分有限。在之后10余年，本田增大混动研究的投入，一下子开发了三套混动系统，挽回了本田工程师文化的尊严，这三套系统分别是单电机的i-DCD、双电机的i-MMD和三电机的SH-AWD。
其中，本田于2013年发布的i-MMD在2016年引入到中国市场，搭载在雅阁上。i-MMD就在串联式混动基础上加入一档直驱，当车速约80km/h以内为纯电驱动，当车速较高时，发动机通过离合器与电机共同驱动。
值得提及的是，本田i-MMD混动架构技术开发壁垒低，正在成为中国自主品牌的主流混合动力结构。比亚迪的DM-i与本田i-MMD方案基本一样，也是基于串联式引入一档直驱，长城的柠檬DHT是基于串联式引入两档直驱，吉利雷神动力和奇瑞鲲鹏混动是引入三档，再这么增加，整个传统变速器都要搭载上了…
任何混合动力方案都有擅长的路况以及最适用车型，并没有一招鲜吃遍天下的混合方案，不然的话，本田也不会开发三套混动方案。
说完丰田本田就到了日产，谈起来真的是惋惜。日产在30年前相当风光，当时的日产不仅横扫日本市场，还将宝马和奔驰斩于马下，老粉丝们还记得日产公爵，而新粉丝还念得出GT-R是不败战神。日产一直是一家把先进技术放在首位的汽车公司(即便是破产之后)。举个例子，现在智能电动车很火，如果说电驱技术是智能电动车的皇冠，那么自动驾驶就是皇冠上的明珠。无论是皇冠还是明珠，日产是都是先锋。聆风(leaf)是全球最早量产的电动车，2010年上市至今(2022年1月)全球累计57.7万辆。因为发展得早，聆风所采用的电驱技术是国内逆向开发的参考对象。
日产自动驾驶也很领先，有多项世界最早的技术。在L0级别，最早发布的有LKA(车道保持辅助)、AVM(360度全景泊车系统)和EAPM(油门防误踩)。在L2级别，2019年日产发布的ProPILOT2.0是世界上最早实现的具备高速公路脱手能力的自动驾驶系统。
可能是步伐太快扯到蛋了，日产运势不太好。1980年代，日产提出雄心勃勃的“901运动”，目标是使日产在1990年代拥有全世界上最好的技术。由于日本泡沫经济的崩溃，为凸显日产技术实力而开始的“901运动”以失败告终，加上同期日产高层的种种错误决策和销量问题，截至1998年，日产拖欠的债务就达到了2兆日元，深陷破产边缘。由于债务危机，日产错过了混动动力发展的黄金十年，失去了占位时机。因此，日产的混动一直形成不了规模，只是零星地开发混动以满足日本市场的需求。进入2000年代后，日产战略转向纯电动汽车。
回到今天的主题混动，日产已经在纯电动汽车领域储备了相当丰富的电驱技术，看官肯定想到了，那就基于2010年发布的纯电动车型聆风leaf开发串联式混合动力系统(增程式)吧。
其实，丰田和本田都尝试过串联式混合动力，但是最终都放弃了，放弃的原因无外乎是串联式需要高效的电驱技术来支持，这是比较考验技术功底。日产推出串联式具备了两方面条件：一是日产在开发聆风过程中已经储备了足够的技术，二是日产e-POWER是2016年发布的而丰田普锐斯是1997年发布的，20年间电驱技术迅猛发展，已经不可同日而语。
e-POWER纯电驱动这一特性颇受日本市场的欢迎，Note车型一炮而红，在日本混动市场中销量夺冠。力挽狂澜的e-POWER让日产重拾信心，重新与丰田和本田一较高低，至少在日本混动市场是如此。
日本市场的角逐中，丰田无疑还是最大的赢家，本田和日产并列紧随其后。虽然混动在日本市场中占比较高，但是汽车市场体量相对中国美国较小，我认为能在中国和美国市场中站稳一席之地的才能称上最终赢家。
在中国市场，未来，这三家的混动技术能不能干得过中国的后起之秀，值得拭目以待。
为此，笔者写了第二篇文章。
混合动力二：在中国的风起云涌